試析無(wú)人機(jī)在輸電線路運(yùn)維檢修中的應(yīng)用

李健

【摘?要】在現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展過(guò)程中，也相應(yīng)帶動(dòng)了科技的發(fā)展。通過(guò)應(yīng)用科技產(chǎn)品能夠?yàn)楦餍袠I(yè)領(lǐng)域提供技術(shù)支撐。對(duì)于電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，電力線路的覆蓋面比較廣，且地形環(huán)境復(fù)雜度高，電力巡檢部門需要定期進(jìn)行線路巡檢，危險(xiǎn)性比較高。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多數(shù)地區(qū)開始應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)巡檢電力線路，以此發(fā)現(xiàn)線路存在的安全隱患。本次研究主要是探討分析無(wú)人機(jī)在輸電線路運(yùn)維檢修中的應(yīng)用，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī);輸電線路;運(yùn)維檢修

隨著無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各行業(yè)領(lǐng)域中，并且取得顯著成效，充分展現(xiàn)出該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用。無(wú)人機(jī)航測(cè)在測(cè)繪期間選擇性比較多，對(duì)于起始點(diǎn)要求不高，且不需要專業(yè)的起飛跑道。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中，電力系統(tǒng)的發(fā)展速度與規(guī)模也在持續(xù)擴(kuò)大。電力系統(tǒng)中輸電線路屬于重要組成部分，主要是向社會(huì)企業(yè)和個(gè)人輸送電能，維護(hù)線路運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。無(wú)人機(jī)參與到電力線路巡檢活動(dòng)中，能夠明顯提升巡檢工作的安全性和便捷性，目前已被廣泛應(yīng)用到線路巡檢工作中。通過(guò)分析和整理無(wú)人機(jī)所采集的信息圖像，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路中所存在的安全故障隱患，且低空攝影技術(shù)、圖像顯示方式可以有效避免傳統(tǒng)線路巡檢的弊端，在整個(gè)電力行業(yè)發(fā)展中具有重要作用。

1、基于虛擬現(xiàn)實(shí)的無(wú)人機(jī)技術(shù)

通過(guò)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以建立一個(gè)全新的虛擬世界。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，聯(lián)合現(xiàn)代化攝影技術(shù)，有助于建立三維環(huán)境，以此呈現(xiàn)出逼真的視覺感受。有效融合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和無(wú)人機(jī)技術(shù)，已經(jīng)成為各行業(yè)領(lǐng)域的重要技術(shù)支撐。全景影像利用無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星和地面觀察者的全過(guò)程，在開展電力線路巡檢時(shí)，只需要與設(shè)備連接在一起，使用VR眼鏡即可。

在電網(wǎng)線路巡檢中，應(yīng)用基于虛擬現(xiàn)實(shí)的無(wú)人機(jī)能夠具備較高安全性，只需要操作無(wú)人機(jī)就能夠完成整個(gè)線路的巡檢操作。傳統(tǒng)所應(yīng)用的無(wú)人機(jī)容易出現(xiàn)撞毀問(wèn)題，然而聯(lián)合無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠有效處理該項(xiàng)問(wèn)題。通過(guò)立體化的感官、面對(duì)面的距離，能夠準(zhǔn)確判斷具體位置，在應(yīng)用無(wú)人機(jī)開展線路巡檢時(shí)，可以借助于衛(wèi)星系統(tǒng)，檢查和監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況。無(wú)人機(jī)在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和故障問(wèn)題，應(yīng)用效率明顯比衛(wèi)星高，能夠降低人力成本，還能夠盡快處理和消除故障問(wèn)題。相關(guān)人員通過(guò)手柄就能夠操作無(wú)人機(jī)。在后期處理技術(shù)支撐下，無(wú)人機(jī)可以不再依賴于手柄，可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，由操作人員的頭部動(dòng)作，對(duì)無(wú)人機(jī)飛行進(jìn)行控制。

2、圖像處理技術(shù)

在巡視和檢查電力線路過(guò)程中，多種因素都會(huì)影響工作進(jìn)展，相應(yīng)增加線路檢修維護(hù)難度。對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)軸區(qū)域存在像素差問(wèn)題，會(huì)對(duì)采集圖像質(zhì)量造成極大影響，從而降低設(shè)備及其部件的檢修成功率。由于無(wú)人機(jī)需要借助傳感器反射，容易造成遙感圖像失真，嚴(yán)重影響了圖像判斷、分析。無(wú)人機(jī)飛行期間，容易受到動(dòng)作姿態(tài)、機(jī)械振動(dòng)影響，當(dāng)運(yùn)行軌跡模式時(shí)，還會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢工作造成較大影響。此外，由于輸電線路周邊環(huán)境與鏡像不斷變化，這樣就會(huì)對(duì)輸電線路及部件圖像背景造成影響，使工作人員無(wú)法清晰辨認(rèn)圖像內(nèi)容。

電力巡視檢查期間，工作人員需要處理圖像，多采用預(yù)處理方式。對(duì)于電力巡檢的干擾因素，則應(yīng)當(dāng)對(duì)采集圖像質(zhì)量進(jìn)行處理，對(duì)圖像的明暗度進(jìn)行調(diào)整。此外，在圖像處理過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)注重顏色空間調(diào)整、曲線調(diào)整以及線性調(diào)整，這樣能夠使圖像中陰暗區(qū)域差異變大。對(duì)于能見度比較低的天氣，例如陰雨天氣和霧霾天氣，圖像處理能夠消除天氣影響因素，以免圖像失真。由于無(wú)人機(jī)飛行期間會(huì)受到承重限制，且攝像機(jī)分辨率低下，極易影響圖像分辨率。現(xiàn)階段，在電力巡檢期間所應(yīng)用的技術(shù)方法有限，對(duì)于大場(chǎng)景拍攝采集來(lái)說(shuō)，會(huì)降低圖像的分辨率，因此需要拼接所拍攝的圖像。

由于無(wú)人機(jī)在電力巡檢期間，所面臨的環(huán)境都比較復(fù)雜。為了滿足實(shí)際巡檢要求，需要合理應(yīng)用輪廓形態(tài)、模型特征以及頻域圖像方式，以此提升圖像質(zhì)量與分辨率。需要注意的是，不能直接將像素從圖像中導(dǎo)出，也不能應(yīng)用圖像像素值作為數(shù)據(jù)參考，以免對(duì)最終結(jié)果判斷造成影響。

3、無(wú)人機(jī)應(yīng)用原則

3.1選型原則

現(xiàn)階段，無(wú)人機(jī)已經(jīng)多數(shù)應(yīng)用在航空影像拍攝中。然而在賦予無(wú)人機(jī)電力線路檢修任務(wù)后，從本質(zhì)上改變了無(wú)人機(jī)的性質(zhì)和功能。在電力線路中，無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間和抗風(fēng)能力都比較強(qiáng)，確?？梢源钶d光學(xué)任務(wù)系統(tǒng)吊艙。

當(dāng)前所應(yīng)用的無(wú)人機(jī)能夠自主升降，在內(nèi)控飛行期間可以實(shí)現(xiàn)升降功能，不依賴人力完成操作，在飛行期間能夠降低外部操作所致風(fēng)險(xiǎn)性。通過(guò)分析以上因素能夠看出，將無(wú)人機(jī)應(yīng)用到電力線路檢修工作中，可以按照不同地形、氣候以及巡檢要求，合理選擇無(wú)人機(jī)類型。

3.2無(wú)人機(jī)模式應(yīng)用

在電力線路巡檢工作中，在應(yīng)用無(wú)人機(jī)設(shè)備時(shí)，必須選擇良好的飛行方式，防止無(wú)人機(jī)在惡劣天氣下墜毀。在使用無(wú)人機(jī)開展電力線路巡檢工作時(shí)，必須確保機(jī)身與無(wú)人機(jī)保持固定距離，在無(wú)人機(jī)下方設(shè)置光學(xué)任務(wù)吊艙系統(tǒng)，這樣能夠加強(qiáng)線路巡視質(zhì)量，還可以避免遭受電磁干擾。在無(wú)人機(jī)飛行期間，為了擴(kuò)大飛行空間，可以將其飛行軌跡設(shè)計(jì)在線路斜上方，通過(guò)光學(xué)吊艙，可以將無(wú)人機(jī)的掃描視覺進(jìn)行擴(kuò)大處理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)單方向巡視。在高壓電力線路巡視中，無(wú)人機(jī)設(shè)備為了完成巡檢任務(wù)，應(yīng)當(dāng)在線路兩側(cè)往返飛行。

在應(yīng)用無(wú)人機(jī)開展電力巡檢工作時(shí)，采用通信鏈路系統(tǒng)能夠確保無(wú)人機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。當(dāng)無(wú)人機(jī)靠近地面測(cè)控車時(shí)，且無(wú)障礙物遮擋，采用直通模式的通信鏈路，無(wú)人機(jī)、地面測(cè)控車能夠直接實(shí)現(xiàn)信息傳輸和通信。然而由于多數(shù)電力線路都架設(shè)在山區(qū)，且存在較多障礙物，會(huì)嚴(yán)重干擾無(wú)人機(jī)的信號(hào)傳輸。此時(shí)就需要確保無(wú)人機(jī)在超距離情況下運(yùn)行，通信鏈路系統(tǒng)所應(yīng)用的通信方式即為空中中繼模式。此種模式是在線路桿塔上安裝中繼設(shè)，通信運(yùn)行的成本低。但是會(huì)加大工作模式復(fù)雜程度。工作人員在特殊地形下開展巡檢任務(wù)時(shí)，必須對(duì)地面中繼點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃。在設(shè)備安裝期間，地區(qū)環(huán)境因素也會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

此外，電路巡視工作中，相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)考慮到不同要求，優(yōu)化組合不同類型的無(wú)人機(jī)和設(shè)備，開展全新的巡檢模式。中型無(wú)人機(jī)聯(lián)合中繼模式，能夠避免無(wú)人機(jī)無(wú)法直接與地面測(cè)控車通信問(wèn)題，當(dāng)無(wú)人機(jī)與地面測(cè)控車的距離大于直視距離時(shí)，無(wú)人機(jī)所采集信號(hào)圖像的傳輸，則需要通過(guò)無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)，將信號(hào)發(fā)送至塔架中繼終端，之后將信息數(shù)據(jù)傳輸給地面測(cè)控車，地面測(cè)控車所發(fā)出的指令，主要是由中繼終端所接收，之后利用中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)給無(wú)人機(jī)。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)電力線路運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)使線路范圍內(nèi)發(fā)生停電事故，還會(huì)嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)生活的秩序。所以，電力系統(tǒng)安全與穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，與電力線路存在的安全隱患有很大關(guān)系。當(dāng)前，我國(guó)電力線路巡檢工作中開始廣泛應(yīng)用無(wú)人機(jī)電力巡檢技術(shù)，因此相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)大力推廣無(wú)人機(jī)在電力線路巡檢中的應(yīng)用，以此維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行效益。

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（作者單位：云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昭通供電局輸電管理所）